地下开采上覆岩层运移规律数值模拟研究

摘要

人们最早是从地下矿山开采开始研究地表移动与变形,这些地表移动与变形是由于对工程开挖引起的。采矿工业的研究历史悠久,其中一个研究分支即开采沉陷理论占着举足轻重的分量,在对矿山开采的研究中我们发现,研究地表沉陷的方法有很多,比如说预计理论的创建,大量的计算软件的开发,还有就是各种计算方法的提出,地表移动观测站的建立,这些方法都使得地表沉陷理论更加成熟。一系列新的问题也随着矿山的开挖呈现出来,岩层移动与地表沉陷便是最主要的一个问题,随着开采深度的增加,这些问题更有待于人们去解决。移动角是在岩层移动与沉陷中最新提出的概念,人们发现移动角也是它的重要参数,移动角是在圈定移动范围时引入的。人们定义移动角是地表移动盆地的主断面上临界变形值的点和采空区边界的连线与水平线之间在采空区外侧的夹角。在引入移动角的同时,人们又对地表陷落带做了定义:地表陷落带也称地表移动范围,它属于下沉盆地,这个下沉盆地的范围要大于开采范围,形成的原因是矿山开采的不断进行影响到地表,范围越来越大,地表下沉值也在增加。移动角的选取问题也是十分复杂的,一方面移动角的选取满足安全生产的需求,另一方面减少征地面积,降低开采成本。
　　论文研究的方法是运用数值模拟技术圈定书记沟铁矿Ⅱ号异常区陷落带范围,首先对矿区范围内的地质特征,矿石特征,水文地质条件进行深入的调查和研究,开展现场和室内岩石物理力学性质试验研究,采用FLAC3D4.0数值模拟软件建立矿山简化模型,按照设计要求进行开采并进行相关的后处理,并与工程类比法进行比较,最终对矿区陷落带进行精确的圈定,得到岩层移动角,就书记沟铁矿Ⅱ号异常区陷落移动界线范围作出科学合理的评价,提出合理的建议。
　　论文研究的主要意义在于:准确的圈定书记沟铁矿Ⅱ号异常区陷落移动界限,杜绝地质灾害的发生,避免地表的建筑物和生产设施处于移动区内而产生变形破坏,不仅能带来巨大的经济效益,也能带来显著的社会效益及环境效益。通过对矿山岩移规律的研究,可以有效地减少损失,保证矿山的安全生产,促进矿区经济发展和社会稳定。

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引言

1绪论

1.1岩层移动概述

1.2岩层移动国内外研究现状

1.3岩层移动角及国内外研究现状

1.4影响岩层移动角的因素

1.5岩层移动引起的安全问题

1.6论文主要研究内容

2地质概况

2.1矿床区域地质

2.2矿床地质特征

2.3矿石质量特征

2.4矿区水文地质

3采矿现状概述

3.1矿床开采技术条件

3.2矿床开拓

3.3采矿方法及矿体开采现状

4室内岩石物理力学性质试验

4.1试样制备

4.2岩石物理性质测定试验

4.3岩石力学性质测定试验

4.4数据的整合处理

5岩石与岩体参数转换

5.1概述

5.2详细线测量

5.3岩体的内聚力

5.4岩体的内摩擦角

5.5岩体的抗拉强度

5.6弹性模量E和泊松比μ

5.7岩石参数与岩体参数的计算成果

6分析类比法确定移动角

6.1概况

6.2岩石移动角的影响因素及确定方法

6.3岩石移动角的确定方法的选择

6.4分析类比法确定移动角

7基于FLAC3D数值分析

7.1 FLAC3D数值模拟技术在采矿工程领域的应用研究

7.2计算模型的建立和本构模型的选取

7.3岩体力学参数及初始应力场的确定

7.4 FLAC3D数值模拟研究

7.5最终移动角的确定

结论

参考文献

在学研究成果

致谢